南方紅壤區(qū)林下水土流失成因及其治理措施

何紹浪，何小武，李鳳英，郭小君

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源與環(huán)境學(xué)院，江西 南昌 330045)

南方紅壤區(qū)林下水土流失成因及其治理措施

何紹浪，何小武，李鳳英，郭小君

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源與環(huán)境學(xué)院，江西 南昌 330045)

林下水土流失；類型；成因；治理措施；南方紅壤區(qū)

經(jīng)查閱相關(guān)資料和實地考察，發(fā)現(xiàn)南方紅壤區(qū)林下水土流失主要分布在馬尾松林、杉木林、桉樹林及山地茶果園，而樹種結(jié)構(gòu)單一、林下植被匱乏、人為干擾頻繁是當(dāng)前造成林下水土流失的主要原因。針對南方林下水土流失的特點及原因，總結(jié)了復(fù)合經(jīng)營、人工補植、施肥改良等林下水土流失治理措施。

南方紅壤區(qū)是我國典型的水力侵蝕區(qū)，水土流失嚴(yán)重，曾一度被稱為“紅色沙漠”，已成為我國水土流失重點治理區(qū)域之一[1]。研究表明，我國南方紅壤區(qū)森林覆蓋率平均達到52.87%，但由于林下灌木或草本稀疏，土壤表面裸露程度很高，易造成中度甚至強烈以上的水土流失，呈現(xiàn)“遠看青山在，近看水土流”的現(xiàn)象，帶來嚴(yán)重的“林下流”的惡果[2]。其中，福建省長汀縣2009年林地(含荒草地)水土流失面積268.96 km2，占全縣水土流失面積的83.4%[3]。林下水土流失不僅破壞人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，而且阻礙廣大農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，已成為我國南方水土保持關(guān)注的熱點和焦點之一。因此，為了更好地促進我國生態(tài)文明建設(shè)，應(yīng)該對林下水土流失進行系統(tǒng)研究。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實地考察，綜合分析了南方主要林分林下水土流失的特點和成因，并總結(jié)了復(fù)合經(jīng)營、人工補植、施肥改良等林下水土流失治理措施，旨在為推動林下水土流失治理研究提供依據(jù)。

1 林下水土流失現(xiàn)狀

1.1 馬尾松林

20世紀(jì)80年代初我國南方馬尾松林面積已達到14.2萬km2，在全國針葉林中占首位，是最具代表性的森林類型之一[4]。在自然和人為擾動等影響下，20世紀(jì)90年代末，近1/4的馬尾松林群落存在著不同程度的水土流失，形成了許多名副其實的“老頭松”[5]。馬尾松林下水土流失主要發(fā)生在飛播造林和人工挖穴造林的低山丘陵區(qū)，以馬尾松中、幼齡為主。由于飛播地的立地條件較差，林下植被稀少或無，加之南方降雨量大且集中，因此易形成水土流失，其侵蝕強度一般在中度以上，土壤侵蝕模數(shù)較正常林地高出1 169.7 t/(km2·a)以上[6]。以福建省長汀縣為例[7]，河田生態(tài)園和三洲鄉(xiāng)20多年的馬尾松林林木高僅2.5～3.0 m，林地年均土壤侵蝕模數(shù)分別達到4 800和4 300 t/km2，是南方紅壤丘陵區(qū)年土壤容許流失量500 t/km2的9倍左右，土壤侵蝕強度屬于中度；而寧化淮土和方田鄉(xiāng)“老頭松”的植被覆蓋度僅10%，年均土壤侵蝕模數(shù)達9 031 t/km2，水力侵蝕強度為強烈到極強烈之間。

1.2 杉木林

杉木是重要的商品用材樹種，在南方得到廣泛種植。就目前而言，南方9省(區(qū))杉木林面積占全國杉木林總面積的93.1%[8]。大面積營造杉木林在帶來經(jīng)濟效益的同時也加劇了林地的水土流失。杉木林下水土流失以純林為主，其整地方式又以全墾挖穴或火燒煉山后挖穴較常見。南方雨量充沛，常有大雨、暴雨出現(xiàn)，容易造成地表徑流侵蝕和養(yǎng)分流失，水土流失大多發(fā)生在幼齡林內(nèi)，并呈季節(jié)性分布。吳擢溪[9]研究表明，杉木幼林地水土流失隨降雨侵蝕力增大而增加，煉山的杉木林地水土流失隨降雨的年分布特點而呈明顯的季節(jié)性變化，雨季為嚴(yán)重水土流失期，雨季后期為中度水土流失期，旱季為輕度水土流失期。

1.3 桉樹林

目前全國桉樹人工林面積有2.6萬km2以上，80%分布在廣西、廣東、海南、福建、江西、湖南等省(區(qū))，是南方地區(qū)發(fā)展最為迅速的人工林[10]。據(jù)研究，2～6年的桉樹純林林地年土壤侵蝕模數(shù)為1 382～2 308 t/km2，年均土壤侵蝕模數(shù)為1 845 t/km2，屬于輕度侵蝕[11]。王會利等[12]通過徑流場觀測發(fā)現(xiàn)，煉山后種植桉樹第一年在無任何管護措施情況下土壤侵蝕量達35 000 t/km2，土壤侵蝕強度為劇烈，第二年土壤侵蝕量為650 t/km2，屬輕度侵蝕；與荒地相比桉樹人工林種植4年內(nèi)土壤侵蝕量增加了18.86%～146.15%，土壤侵蝕量隨桉樹的生長呈逐年降低的變化趨勢。周國逸等[13]通過對廣東小良水土保持試驗站桉樹林的研究發(fā)現(xiàn)，桉樹林下土壤孔隙度小、結(jié)構(gòu)致密、持水量低，平均徑流侵蝕率為1.725 t/(km2·mm)，是混交林的2.8倍，林下水土流失較為嚴(yán)重?？梢?，桉樹林地水土流失也主要分布在造林初期，以幼林為主。

1.4 山地茶果園

福建省和江西省是南方紅壤區(qū)茶果園水土流失典型地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，2003年福建省茶園和果園水土流失面積分別高達635.0、1 742.5km2，分別占各自種植總面積的46.62%、31.82%，其中近一半的茶園存在水土流失[14]。山地茶果園開發(fā)導(dǎo)致大面積不同程度的水土流失，尤以新開墾茶果園為主。陳小英等[15]研究表明，幼齡茶園年土壤流失量達4 500 t/km2以上，土壤侵蝕強度為中度甚至極強烈，而且同一茶園山腳土壤侵蝕較山頂、山腰嚴(yán)重，年土壤侵蝕量高達17 250 t/km2。孫永明等[16]研究發(fā)現(xiàn)，贛南臍橙果園水土流失總面積1 097 km2，占果園總面積的92%；輕度、中度、強烈流失面積各占53.92%、33.62%、12.46%，其中輕度、中度流失主要發(fā)生在3年以上的果園，而1～3年果園水土流失以強烈為主。

2 林下水土流失主要成因分析

2.1 人為干擾頻繁

人為活動是造成林下水土流失的主要原因之一。一方面煉山造林對林地的破壞極大，致使土壤理化性質(zhì)惡化，林地水土流失加劇，尤其在造林初期林地水土流失最為嚴(yán)重。研究表明，在杉木幼林階段林地徑流量大，煉山后第一、二年杉木林地土壤侵蝕量遠大于該區(qū)土壤允許侵蝕量，而不煉山情況下均屬于微度侵蝕[17]。張玉榮等[18]研究也發(fā)現(xiàn)，煉山挖穴的第一年土壤流失量達2 200～2 800 t/km2，第二年由于林地植物覆蓋度不大，降水直接沖刷表土，加上全墾撫育松動了表土層，因此水土流失量仍較大。

人為活動另一方面體現(xiàn)在陡坡開荒和不合理的經(jīng)營管理上。農(nóng)民為了追求短暫利益，盲目在陡坡開荒種植商品林，且林地管理多沿用傳統(tǒng)耕作方式，比如順坡耕作及對商品林進行全面除草，林下幾乎全年無草覆蓋，使得林下土壤容易受雨水沖刷。此外，長期施用化肥，使得林地土壤酸化、板結(jié)，土壤結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致土壤抗侵蝕能力下降。左長清等[19]研究發(fā)現(xiàn)，果園清耕、順坡耕作、橫坡耕作年均土壤侵蝕量分別為7 432.77、3 673.18、1 550.45 t/km2，分別為強烈侵蝕、中度侵蝕、輕度侵蝕，這充分體現(xiàn)了不同耕作措施水土保持效應(yīng)差異很大。

2.2 林分結(jié)構(gòu)單一

南方紅壤區(qū)林分結(jié)構(gòu)單一很大程度體現(xiàn)在林地針葉化嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，江西省以針葉純林為主，針葉林面積占全省森林面積的64.7%，其中馬尾松林水土流失最為突出[20]。就福建省而言，1987—1997年間營造的人工林中針葉林(杉木和馬尾松)占造林面積的97.25%[21]。大面積的林地針葉化影響土壤質(zhì)量、生物多樣性和森林水文生態(tài)效益，表現(xiàn)為土壤酸化、地力衰退、林分生產(chǎn)力下降和病蟲害等，使得水土保持功能下降，林下水土流失加劇[22]。吳彩蓮[23]針對福建省安溪縣官橋鎮(zhèn)林地的大面積針葉化研究發(fā)現(xiàn)，馬尾松純林地土壤保持量最小，比闊葉林地多流失土壤7 442.7 t/(km2·a)，且隨著林地針葉化，地表裸露，土壤沙化，土壤抗蝕性下降，土壤養(yǎng)分含量較混交林地和闊葉林地分別降低了62.31%和88.61%。楊一松等[24]通過對15°紅壤坡地11種利用模式10年土壤侵蝕的研究，認(rèn)為林作系統(tǒng)中水土保持效果以常綠闊葉林最好，其次為混交林、毛竹林和針葉林。

2.3 林下植被匱乏

林下植被作為森林生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分，在防止雨滴擊濺和徑流沖刷地表土壤，改善土壤理化性質(zhì)等方面具有重要作用[25]。林下植被匱乏一方面體現(xiàn)在紅壤退化嚴(yán)重，土壤生產(chǎn)力低，植被生長緩慢甚至無法生長，使得大量林地出現(xiàn)“空中綠化”現(xiàn)象；另一方面說明部分樹種具有化感作用，比如馬尾松、桉樹等的皮、葉和根系會分泌含有抑制其他生物生長的水溶性或揮發(fā)性物質(zhì)。曾群英等[26]研究表明，桉樹林下化感作用明顯，化感作用最強區(qū)域為5～10倍胸徑范圍，其中含羞草、山芝麻和桃金娘對化感作用較為敏感。段劍[27]研究發(fā)現(xiàn)馬尾松根系分泌物造成其林下植物群落組成單一及分布稀疏，主要表現(xiàn)為抑制周邊植物種子的萌發(fā)及幼苗生長。

此外，眾多南方農(nóng)村地區(qū)存在農(nóng)民收割林下植被和枯枝落葉現(xiàn)象。這不僅直接減少了土壤有機物料和養(yǎng)分的輸入量，還改變了林地地表覆蓋度，影響土壤溫濕度和土壤有機質(zhì)礦化，進而影響土壤養(yǎng)分積累，導(dǎo)致土壤貧瘠，加劇了林地土壤侵蝕和養(yǎng)分流失。

3 南方林下水土流失治理措施

南方林下水土流失嚴(yán)重破壞森林生態(tài)環(huán)境，影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，阻礙我國生態(tài)文明建設(shè)。因此，林下水土流失治理是當(dāng)前水土保持工作的重點。針對當(dāng)前林下水土流失的特點及原因，筆者結(jié)合前人的研究，總結(jié)了南方林下水土流失的治理措施體系，詳見圖1。

3.1 馬尾松林水土流失治理措施

南方馬尾松林大多屬于飛播林，長期的水土流失使土壤貧瘠化。通過人為的補植改造、施加有機肥、封山育林可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，有效治理林下水土流失，其中補植改造包括草灌補植、闊葉樹補植。對于侵蝕強度較高的地區(qū)，則應(yīng)該結(jié)合工程措施和補植改造等措施進行治理，比如水平溝、水平臺地等。例如，閩東南沿海丘陵區(qū)大面積的馬尾松疏林經(jīng)過15年的封山育林，植被覆蓋度從35.0%提高到91.4%，林分涵蓄水分能力提高56%以上，年均土壤侵蝕模數(shù)減少2 054 t/km2[28]。小區(qū)觀測試驗也表明，林地封育、人工補植年均減流率分別為47.5%、44.2%，年均減沙率分別為67.8%、62.3%，均有較好的減流減沙效果[29]。

圖1 南方林下水土流失治理措施體系

3.2 杉木林水土流失治理措施

杉木林是典型的人工林，在造林方式和管理方式上改變是防治林下水土流失的重點。免耕萌芽更新避免了傳統(tǒng)的煉山造林對林地的干擾和破壞，而復(fù)合經(jīng)營可提高林下植被覆蓋度，有效防治林下水土流失，改善土壤肥力。此外，適度間伐可降低林分密度，改善杉木人工林群落結(jié)構(gòu)，提高生物多樣性，維護土壤肥力。張鼎華等[30]研究表明，杉木-油桐-仙人草復(fù)合經(jīng)營模式不僅能有效防止水土流失，改善土壤肥力，還能促進杉木生長，節(jié)約營林投資和提高經(jīng)濟收入。李素艷等[31]對大崗山的人工杉木林研究發(fā)現(xiàn)，適度間伐后林分郁閉度降低，但林下植被發(fā)展迅速，林下覆蓋度增加，徑流系數(shù)較未間伐的林地小，間伐樣地的徑流含沙量明顯低于未間伐樣地。

3.3 桉樹林水土流失治理措施

根據(jù)對人工桉樹林的水土流失特點及其成因的分析，桉樹林地應(yīng)該從改善造林方式和增加生物多樣性角度減輕水土流失，推進桉樹產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展。與傳統(tǒng)造林方式相比，桉樹萌芽更新和復(fù)合經(jīng)營可以增加林地生物多樣性，減少土壤養(yǎng)分流失，其中復(fù)合經(jīng)營水土保持效果明顯。而對局部土壤極其貧瘠的桉樹林地，應(yīng)適當(dāng)施肥以改良土壤肥力，才有利于桉樹自身的生長及對林地的固土作用。王會利等[32]研究表明，桉樹+木薯復(fù)合經(jīng)營模式與桉樹純林相比，年徑流量減少33.91%～38.71%，年土壤侵蝕量減少58.31%～94.74%，不僅提高了林地利用率，而且有效地控制了林下水土流失。

3.4 山地茶果園水土流失治理措施

發(fā)展茶果園是南方農(nóng)民致富的途徑之一，但山地茶果園的水土流失治理是茶果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。對于新建茶園，應(yīng)該依照地方標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)建園，采取套種、間作等復(fù)合經(jīng)營模式和免耕法等改進耕作。而早期建的茶果園，特別是陡坡地改建的茶果園，需要結(jié)合工程措施等進行綜合治理。朱頌茜等[33]研究表明，茶果園采用以坡改梯和果—草—牧—沼—菌循環(huán)利用、分層立體種植為主的綜合治理模式后，植被覆蓋度可達到80%以上，無明顯土壤流失現(xiàn)象。

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(責(zé)任編輯 徐素霞)

國家自然科學(xué)基金項目(31300594)

S157

A

1000-0941(2017)03-0016-04

何紹浪(1990—)，男，江西興國縣人，碩士研究生，從事水土保持研究工作；通信作者何小武(1970—)，男，江西石城縣人，副教授，博士，從事土壤侵蝕與水土保持等方面的研究工作。

2016-09-19